充电电路、充电盒及充电系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及无线耳机技术领域，特别涉及一种充电电路、充电盒及充电系统。


背景技术：

[0002]
tws是英文true wireless stereo的缩写，即真正无线立体声的意思，tws 技术同样也是基于蓝牙芯片技术的发展。按其工作原理来说是指手机通过连接主耳机，再由主耳机通过无线方式快速连接副耳机，实现真正的蓝牙左右声道无线分离使用。不连接从耳机时，主耳机回到单声道音质。tws技术运用到了蓝牙耳机领域，因此也催生了一个新的产品-tws耳机。
[0003]
目前现有市场上tws耳机和耳机充电电路之间的充电和通讯大部分采用 3pin触点连接方式，个别产品采用2pin触点连接方式。
[0004]
采用2pin触点连接方式通常有两种实现方式：
[0005]
1.添加专用的芯片实现(如ams或maxim的专用芯片)充电电路和耳机之间的通讯和充电功能，但现有方式芯片价格高，通讯速率受限等因素，在大多数的客户需求中没有市场竞争力而不能使用。
[0006]
2.通过专用的cpld(复杂可编程逻辑器件，complex programmable logicdevice)或mcu(微控制单元，microcontroller unit)控制外部单刀双掷开关，来达到控制通讯或充电等状态的传递，但由于此种方式成本高、产品稳定性差等条件限制，以至于不能满足前端市场客户的需求。
[0007]
以上方式均需要在耳机和充电电路端添加一个ic处理耳机和充电电路之间的通讯，然后再把相应的通讯信息通过i2c告知mcu或其他处理器，这种方式需要有主从设备的管理，不然会造成通讯的异常。
[0008]
可见，现有tws耳机存在硬件成本高的问题。


技术实现要素：

[0009]
本实用新型的主要目的是提供一种充电电路、充电盒及充电系统，旨在降低充电电路的硬件成本。
[0010]
为实现上述目的，本实用新型提出的一种充电电路，所述包括充电电路包括第一发射电路、第一接收电路、第一负载开关电路、充电切换电路及用于与待充电设备连接的第一触点；其中
[0011]
所述充电切换电路，用于经所述第一负载开关电路将充电电源输出至第一触点，以供所述待充电设备进行充电；
[0012]
所述第一发射电路，用于输出电平信号至所述第一触点，以输出至所述待充电设备；
[0013]
当所述第一触点接收到所述待充电设备的电平信号为第一电平信号时，所述充电切换电路输出第一切换信号，所述第一接收电路根据该切换信号生成第一电平信号；当所
述第一触点接收到所述待充电设备的电平信号为第二电平信号时，所述充电切换电路输出第二切换信号，所述第一接收电路根据该切换信号生成第二电平信号。
[0014]
优选地，还包括所述充电电路还包括直流变换器及微处理器，所述微处理器与所述直流变换器连接，所述直流变换器与所述充电切换电路连接；所述微处理器还与所述第一发射电路及所述第一接收电路分别连接，其中
[0015]
所述微处理器，用于输出开启信号；
[0016]
所述直流变换器，用于在接收到所述开启信号时，输出充电电源至所述充电切换电路。
[0017]
优选地，所述第一接收电路与所述微处理器、所述充电切换电路及所述第一负载开关电路分别连接，所述充电切换电路还与所述第一负载开关电路连接，所述第一负载开关电路还与所述第一触点连接；所述第一发射电路与所述微处理器、所述第一负载开关电路及所述第一触点分别连接。
[0018]
优选地，所述充电切换电路包括触发电路及驱动电路；所述驱动电路与所述第一接收电路连接，所述驱动电路还与所述触发电路连接，所述触发电路还与所述第一负载开关电路连接；其中
[0019]
当所述第一触点接收到所述待充电设备的电平信号为第一电平信号时，所述触发电路输出触发信号，所述驱动电路根据所述触发信号输出第一切换信号；当所述第一触点接收到所述待充电设备的电平信号为第二电平信号时，所述触发电路输出触发信号，所述驱动电路根据所述触发信号输出第二切换信号。
[0020]
优选地，所述触发电路包括第一负载开关芯片、分压电阻、第一电阻、第二电阻及第一三极管；
[0021]
所述第一三极管的发射极接收直流电源，所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端接地，所述第一三极管的基极与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第一负载开关芯片的使能端连接；所述分压电阻的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述分压电阻的第二端接地；所述第一负载开关芯片的输出端与所述第一接收电路及所述第一负载开关电路分别连接，所述第一负载开关芯片的接地端接地，所述第一负载开关芯片的输入端接收充电电源。
[0022]
优选地，所述驱动电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二三极管及第三三极管；其中
[0023]
所述第二三极管的发射极与充电电源连接，所述第二三极管的集电极经所述第三电阻与所述第一接收电路连接，所述第二三极管的基极经所述第四电阻与所述第三三极管的集电极连接；所述第五电阻的第一端与所述充电电源连接，所述第五电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的基极经所述第六电阻与所述第一三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极接地。
[0024]
优选地，所述第一接收电路包括光电隔离电路及电平转换电路，所述光电隔离电路与所述第一负载开关电路、充电切换电路及电平转换电路分别连接，所述电平转换电路还与所述微处理器连接；其中
[0025]
当所述充电切换电路输出第一切换信号，所述光电隔离电路输出第一中间电平信号，所述电平转换电路对所述第一中间电平信号进行转换后输出第一电平信号；当所述充
电切换电路输出第二切换信号，所述光电隔离电路输出第二中间电平信号，所述电平转换电路对所述第二中间电平信号进行转换后输出第二电平信号。
[0026]
为实现上述目的，本实用新型还提出一种充电盒，所述充电盒包如上文所述的充电电路。
[0027]
优选地，所述充电盒还包括容纳所述待充电设备的腔体，所述充电电路设置于所述腔体内。
[0028]
为实现上述目的，本实用新型还提出一种充电系统，所述充电系统包括耳机电路及如上文所述的充电盒；所述耳机电路包括用于与所述第一触点连接的第二触点、第二接收电路、第二发射电路及第二负载开关电路；所述第二接收电路及所述第二负载开关电路均与所述第二触点连接，所述第二发射电路与所述第二负载开关电路连接。
[0029]
本实用新型技术方案通过设置第一发射电路、第一接收电路、第一负载开关电路、充电切换电路及用于与待充电设备连接的第一触点，形成了一种充电电路。充电切换电路经第一负载开关电路将充电电源输出至第一触点，以供待充电设备进行充电，第一发射电路输出电平信号至第一触点，以输出至待充电设备。当第一触点接收到待充电设备的电平信号为第一电平信号时，充电切换电路输出第一切换信号，第一接收电路根据该切换信号生成第一电平信号；当第一触点接收到待充电设备的电平信号为第二电平信号时，充电切换电路输出第二切换信号，第一接收电路根据该切换信号生成第二电平信号。本实用新型技术方案能够利用充电电路同时给待充电设备进行充电和进行信号传输，只需要第一触点和用于接地的接地触点，共2个触点就能实现，从而降低了硬件成本。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0031]
图1为本实用新型充电电路第一实施例的功能模块图；
[0032]
图2为本实用新型充电电路第二实施例的功能模块图；
[0033]
图3为本实用新型充电系统一实施例的功能模块图；
[0034]
图4为本实用新型充电系统一实施例的电路结构示意图。
[0035]
附图标号说明：
[0036]
标号名称标号名称100第一发射电路r1～r17第一电阻至第十七电阻200第一接收电路q1～q6第一三极管至第六三极管300第一负载开关电路d1～d3第一二极管至第三二极管400充电切换电路u1第一负载开关芯片500微处理器u2光耦600直流变换器u3第二负载开关芯片700第二负载开关电路u4第三负载开关芯片800第二发射电路j11第一触点
900第二接收电路j12第二触点1000蓝牙电路j21第三触点vpower充电电源j22第四触点
[0037]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0038]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0039]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0040]
另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0041]
本实用新型提出一种充电电路。本实施例中，该充电电路应用于tws耳机的充电盒中。
[0042]
参照图1，该充电电路，所述包括充电电路包括第一发射电路100、第一接收电路200、第一负载开关电路300、充电切换电路400及用于与待充电设备连接的第一触点j11。
[0043]
进一步地，参照图2，该充电电路还包括直流变换器600及微处理器500，所述微处理器500与所述直流变换器600连接，所述直流变换器600与所述充电切换电路400连接；所述微处理器500还与所述第一发射电路100及所述第一接收电路200分别连接。所述微处理器500输出开启信号，所述直流变换器600在接收到所述开启信号时，输出充电电源至所述充电切换电路400。
[0044]
本实施例中，所述第一接收电路200与所述微处理器500、所述充电切换电路400及所述第一负载开关电路300分别连接，所述充电切换电路400还与所述第一负载开关电路300连接，所述第一负载开关电路300还与所述第一触点j11连接；所述第一发射电路100与所述微处理器500、所述第一负载开关电路300及所述第一触点j11分别连接。
[0045]
其中，所述充电切换电路400，用于经所述第一负载开关电路300将充电电源输出至第一触点j11，以供所述待充电设备进行充电；
[0046]
值得说明的是，充电切换电路400还与微处理器500连接，在默认状态下，微处理器500输出低电平信号至所述充电切换电路400，使得充电切换电路400将接收的充电电源经所述第一负载开关电路300输出至第一触点j11。
[0047]
值得说明的是，该充电电源由直流变换器600提供，直流变换器600将输入的电源进行电压变换，得到预设的电压的充电电源。第一负载开关电路 300的作用在于，通过控制
第一负载开关电路300的开启或关闭，使得对待充电设备进行充电或者不充电。
[0048]
所述第一发射电路100，用于输出电平信号至所述第一触点j11，以输出至所述待充电设备；
[0049]
在一实施例中，微处理器500输出电平信号至第一发射电路100，再由第一发射电路100输出至第一触点j11，再输出至待充电设备。从而完成在充电状态下，充电电路向待充电设备的数据发送。
[0050]
当所述第一触点j11接收到所述待充电设备的电平信号为第一电平信号时，所述充电切换电路400输出第一切换信号，所述第一接收电路200根据该切换信号生成第一电平信号；当所述第一触点j11接收到所述待充电设备的电平信号为第二电平信号时，所述充电切换电路400输出第二切换信号，所述第一接收电路200根据该切换信号生成第二电平信号。
[0051]
在一实施例中，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号。第一接收电路200中设置有光耦隔离器件，在电平信号为低电平信号时，充电切换电路400输出第一切换信号，使得光耦隔离器件工作，所述第一接收电路200生成低电平电平信号；在电平信号为高电平信号时，充电切换电路400输出第二切换信号，使得光耦隔离器件不工作，所述第一接收电路200 生成高电平信号。
[0052]
实用新型技术方案能够利用充电电路同时给待充电设备进行充电和进行信号传输，只需要第一触点j11和用于接地的接地触点，共2个触点就能实现，从而降低了硬件成本。
[0053]
请参照图4，具体地，所述充电切换电路400包括触发电路及驱动电路；所述驱动电路与所述第一接收电路200连接，所述驱动电路还与所述触发电路连接，所述触发电路还与所述第一负载开关电路300连接。
[0054]
当所述第一触点j11接收到所述待充电设备的电平信号为第一电平信号时，所述触发电路输出第一触发信号，所述驱动电路根据所述触发信号输出第一切换信号；当所述第一触点j11接收到所述待充电设备的电平信号为第二电平信号时，所述触发电路输出第二触发信号，所述驱动电路根据所述触发信号输出第二切换信号。触发电路还接收微处理器500输出的使能信号。在默认状态下，微处理器500输出低电平信号。j12和j22为两个接地触点。
[0055]
具体地，所述触发电路包括第一负载开关芯片u1、分压电阻rf、第一电阻r1、第二电阻r2及第一三极管q1；
[0056]
所述第一三极管q1的发射极接收直流电源，所述第一三极管q1的集电极与所述第一电阻r1的第一端连接，所述第一电阻r1的第二端接地，所述第一三极管q1的基极与所述第二电阻r2的第一端连接，所述第二电阻r2 的第二端与所述第一负载开关芯片u1的使能端b2连接；所述分压电阻的第一端与所述第二电阻的第二端连接，所述分压电阻的第二端接地；所述第一负载开关芯片u1的输出端a1与所述第一接收电路200及所述第一负载开关电路300分别连接，所述第一负载开关芯片u1的接地端b1接地，所述第一负载开关芯片u1的输入端a2接收充电电源vpower。
[0057]
本实施例中，第一负载开关芯片u1的使能端还接收微处理器500输出的使能信号。当第一负载开关芯片u1的使能端b2输入低电平时，第一负载开关芯片u1停止输出电源；当
第一负载开关芯片u1的使能端b2输出高电平，第一负载开关芯片u1输出电源。默认状态下，微处理器500输出低电平至第一负载开关芯片u1的使能端。
[0058]
具体地，所述驱动电路包括第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第二三极管q2及第三三极管q3；其中
[0059]
所述第二三极管q2的发射极与充电电源vpower连接，所述第二三极管 q2的集电极经所述第三电阻r3与所述第一接收电路200连接，所述第二三极管q2的基极经所述第四电阻r4与所述第三三极管q3的集电极连接；所述第五电阻r5的第一端与所述充电电源vpower连接，所述第五电阻r5的第二端与所述第三三极管q3的集电极连接，所述第三三极管q3的基极经所述第六电阻r6与所述第一三极管q1的集电极连接，所述第三三极管q3的发射极接地。
[0060]
值得说明的是，当微处理器500输出低电平至所述第一负载开关芯片u1 时，第一三极管q1导通，第二三极管q2及第三三极管q3也导通，充电电源vpower通过光耦u2输入至第一负载开关电路300。当微处理器500输出高电平至所述第一负载开关芯片u1时，第一三极管q1截止，第二三极管 q2及第三三极管q3也截止。
[0061]
具体地，所述第一接收电路200包括光电隔离电路及电平转换电路，所述光电隔离电路与所述第一负载开关电路300、充电切换电路400及电平转换电路分别连接，所述电平转换电路还与所述微处理器500连接；其中
[0062]
所述充电切换电路400输出第一切换信号，所述光电隔离电路输出第一中间电平信号，所述电平转换电路对所述第一中间电平信号进行转换后输出第一电平信号；当所述充电切换电路400输出第二切换信号，所述光电隔离电路输出第二中间电平信号，所述电平转换电路对所述第二中间电平信号进行转换后输出第二电平信号。
[0063]
值得说明的是，光电隔离电路包括光耦u2，该光耦u2包括电源端vcc、输出端vo、接地端gnd、第一光耦端a及第二光耦端b。电平转换电路包括第十六电阻、第八电阻、第九电阻及第四三极管。
[0064]
第一发射电路100包括第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第五三极管q5及第六三极管q6。
[0065]
所述第十电阻r10的第一端与直流电源连接，所述第十电阻r10的第二端与所述第十一电阻r11的第一端连接，所述第十一电阻r11的第二端与所述第五三极管q5的基极连接；所述第十一电阻r11的第一端还接收所述电平信号；所述第五三极管q5的发射极与直流电源连接，所述第五三极管q5的集电极与第十二电阻r12的第一端连接，所述第十二电阻r12的第二端接地，所述第十三电阻r13的第一端与所述第十二电阻r12的第一端连接，所述十三电阻的第二端与所述第六三极管q6的基极连接，所述第六三极管q6的发射极接地，所述第六三极管q6的集电极与充电电源vpower连接。进一步地，还可以在第六三极管q6的集电极与充电电源vpower之间设置一个第一二极管，以用于防止电压倒灌至充电电源vpower。本实施例中，直流电源采用1.8v 直流电压。
[0066]
第一负载开关电路300包括第二负载开关芯片u3，该第二负载开关芯片 u3包括使能端b2、接地端b1、输入端a2及输出端a1。其中第二负载开关芯片u3的接地端b1接地，第二负载开关芯片u3的使能端b2与微处理器500的发射端tx1连接，第二负载开关芯片u3的输入端a2与充电切换电路400连接，第二负载开关芯片u3的输出端a1与第一触点j11连接。
[0067]
为实现上述目的，本实用新型还提出一种充电盒，所述充电盒包如上所述的充电电路。
[0068]
进一步地，所述充电盒还包括容纳所述待充电设备的腔体，所述充电电路设置于所述腔体内。
[0069]
需要说明的是，本实施例中，该待充电设备为tws耳机，当然该待充电设备还可以为其他便携式电子产品，例如运动手环、智能手表等等，在此不做限制。
[0070]
参照图3，为实现上述目的，本实用新型还一种充电系统，所述充电系统包括耳机电路及如上所述的充电盒；所述耳机电路包括用于与所述第一触点 j11连接的第二触点j21、第二接收电路900、第二发射电路800及第二负载开关电路700；所述第二接收电路900及所述第二负载开关电路700均与所述第二触点j21连接，所述第二发射电路800与所述第二负载开关电路700连接。
[0071]
值得说明的是，该耳机电路设置于tws耳机中。所述耳机电路还包括蓝牙电路1000，所述蓝牙电路1000与所述第二接收电路900及所述第二发射电路 800分别连接。蓝牙电路1000包括有蓝牙芯片，以实现耳机之间的无线通信及耳机与移动终端之间的通信。当耳机电路进行充电时，耳机电路还可以与充电电路进行数据交互。
[0072]
具体地，所第二负载开关电路700包括第三负载开关芯片u4、第十六电阻 r16及第二二极管d2；其中
[0073]
所述第三负载开关芯片u4的输入端a2与所述第二触点j21连接，所述第三负载开关芯片u4的输出端a1与所述第十六电阻r16的第一端连接，所述第十六电阻r16的第二端接地；所述第三负载开关芯片u3的输出端还与所述第二二极管d2的阳极连接，所述第二二极管d2的阴极与充电器连接；所述第三负载开关芯片u4的使能端b2与所述第二发射电路800连接，所述第三负载开关芯片 u4的接地端b1接地。
[0074]
优选地，所述第二发射电路800包括第十五电阻r15，所述第十五电阻 r15的第一端与直流电源连接，所述第十五电阻r15的第二端与所述第三负载开关芯片u4的使能端连接，所述第三负载开关芯片u4的使能端b2还接收电平信号。
[0075]
所述第二接收电路900包括第三二极管d3及第十七电阻r17，第三二极管d3的阴极与第二触点j21连接，第三二极管d3的阳极与蓝牙电路1000 连接，第十七电阻r17的第一端与直流电源连接，第十七电阻r17的第二端与第三二极管d3的阳极连接。第三二极管d3用于防止电源倒灌。
[0076]
综上，当该待充电设备为tws耳机时，结合图3对本实用新型技术方案做进一步阐述：
[0077]
充电盒为主设备，而耳机为从设备。在默认状态下，充电切换电路400cc 为低电平，从而u1关闭，q1导通，q3导通，q2导通；而u3的使能端由于被r10上拉到高电平(1.8v)，从而u3导通。当检测到tws耳机放入充电盒(入盒检测部分此处不做描述)内，vpower有电压输出，从而使pogopin(j11、j21)上维持高电平，给耳机提供充电电源vpower；而耳机端u4的使能端b2被r15上拉到高电平(1.8v)，使u4打开，给耳机后端的电池供电。
[0078]
在默认状态下，当检测到耳机放入到充电盒内后vpower有电压输出，由于q2导通u1关闭，vpower的电流通过q2及u2中的发光二极管，此时由于充电盒端u1和耳机端u4均处于导通状态，且耳机端u4之后有r16下拉接gnd，所以此时，无论电池是否被充满电均有电流
通过u2内部的发光二极管。通过调整r3可以调节此时默认状态的充电电流，而通过调整r1的值可以调节在电池满状态下u2内部的发光二极管的导通条件(即发光二极管的最小的工作电流)。
[0079]
默认状态下，充电盒与耳机发送数据过程:
[0080]
当充电盒端发送高电平时，q5截止，q6截止，pogo pin(j11 j21)电平为高电平。由于r17上拉1.8v，从而使接收端rx2维持高电平1.8v。
[0081]
当充电盒端发送低电平时，q5导通，q6导通(同步的u3关闭)，pogopin (j11 j21)变为低电平，由于耳机端d2为肖特基二极管，导通压降较低，从而使耳机接收端rx2被拉低，从而完成充电端到耳机端数据的传输。
[0082]
默认状态下，充电状态下耳机与充电盒发送数据过程:
[0083]
在默认状态下有vpower输出时：当耳机端发送高电平时，由于tx2被 r15上拉到高电平(1.8v)，u4导通，充电盒端u2内部的发光二极管导通， u2输出端vo为低电平，从而q4导通，rx1为高电平。当耳机端发送低电平时，u4被关断，充电盒端u2内部的发光二极管截止，u2输出端vo为高电平，从而q4截止，rx1为低电平，从而完成了耳机到充电盒端的数据传输。
[0084]
非默认状态下，当检测到耳机放入到充电盒内部后，充电盒和耳机可以按照上述默认状态下进行通讯，或者通讯完成后，为减小u2内部发光二极管的能量消耗，微处理器500控制端cc输出高电平，从而q2、q3、q1均处于关闭状态，同步地u1导通。此时vpower的电流不在经过u2内部发光二极管，从而减小充电盒端的能量消耗。此模式下vpower提供的电流会更大，从而可以满足耳机的更快速率的充电。在此模式下，充电端为主设备，耳机端为从设备，在给耳机充电或待充电的过程中，需要充电盒微处理器500不定时的把cc的电平拉低切换到默认状态下以便充电盒和耳机通讯，确定耳机端的电池是否被充满电或是否需要充电，如果充满电后充电盒端vpower就可以被关闭从而达到降低功耗的目的，如果需要给耳机充电，cc输出高电平切换为该模式充电。
[0085]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。